DE3107618A1

DE3107618A1 - Anordnung zum regeln des luftbrennstoffverhaeltnisses eines verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE3107618A1
Application number: DE19813107618
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Ohara; Makoto Tokyo Shikata
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1980-03-07
Filing date: 1981-02-27
Publication date: 1982-01-07
Also published as: FR2477635B1; US4375211A; GB2071360B; FR2477635A1; JPS56126655A; GB2071360A

Description

Anordnung zum Regeln des Luftbrennstoffverhältnisses eines Verbrennungsmotors

Priorität: ?. März 1980 Japan 55-29355

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Regeln des Luftbrennstoffverhältnisses eines Emissionsregelsystems eines Verbrennungsmotors mit einem katalytischen Konverter, der einen Dreiwegkatalysator aufweist.

Ein solches bekanntes Rückkopplungsregelsystem (US-PS 4· 132 199) enthält einen Q₂-Fühler zum Bestimmen der Konzentration des Sauerstoffs in den Abgasen, eine Luftbrennstoffgemisch-Zuftlhreinrichtung, ein Auf-Zu-Elektr©magnetventil zum Korrigieren des Luftbrennstoffverhältnisses des durch die Luftbrennstoffgemisch-Zuführeinrichtung zugeführten Luftbrennstoffgemisches und eine elektronische Regelschaltung. Die elektronische Regelschaltung enthält einen Komparator zum Vergleichen des Ausgangssignals des 02-Fühlers mit einem vorbestimmten Wert, einen Integrierkreis, der mit dem Komparator zum Integrieren des Ausgangssignals des Komparators verbunden ist, und einen Antriebskreis, der mit dem Integrierkreis zum Erzeugen von Antriebs^ impulsen zum Antreiben des Auf-Zu-Elektromagnetventils verbunden ist. Der Og-Itihler erzeugt ein elektrisches Signal als Anzeige des Luftbrennstoffverhältnisses des in die Motorzylinder eingeführten Luftbrennstoffgemisches.

Die Ausgangsspannung des Og-FüJilers ist höher als eine vorbestimmte Spannung, wenn die Sauerstoffkonzentration der Abgase niedriger als ein vorbestimmtes Verhältnis entsprechend dem stöchiometrischen Luftbrennstoffverhältnis in dem Luftbrennstoffgemisch für die Verbrennung des Gemisches ist, und ist niedriger als die vorbestimmte Spannung, wenn die Sauerstoffkonzentration höher als das

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vorbestimmte Verhältnis ist. Das Tastverhältnis der Antriebsimpulse ändert sich in Abhängigkeit der Ausgangsspannung des Integrierkreises zum Korrigieren des Luftbrennstoffverhältnisses des den Zylindern zugeführten Gemisches auf das stöchiometrische Luftbrennstoffverhältnis .

Um den Motorbetrieb festzustellen, sind andererseits ein Fühler zum Feststellen einer Schwerlast des Motors,

ΊΟ wie ein Drosselfühler zum Feststellen des Grads der Drosselöffnung und ein Unterdruckfühler zum Feststellen des Unterdrücke in dem Ansaugkanal des Motors vorgesehen und des weiteren ist ein Fühler zum Feststellen der Motordrehzahl oder der Fahrzeuggeschwindigkeit vorgesehen. Wenn der Schwerlastzustand des Motors durch diesen Fühler festgestellt worden ist, wird der Rückkopplungsbetrieb gestoppt oder das Tastverhältnis wird auf einen vorbestimmten Wert durch den Betrieb der Anordnung festgelegt, um das Luftbrennstoffgemisch für einen Anstieg der Ausgangsleistung des Motors anzureichern. Bei einer bekannten Anordnung wird jedoch der Fühler in einem solchen Betriebsbereich betätigt, daß das Luftbrennstoffverhältnis geregelt werden soll. Das Luftbrennstoffverhältnis weicht folglich nach der fetten Seite von dem stöchiometrischen Wert ab, was zu einer Verschlechterung der Emissionsregelung führt.

Um diese Nachteile zu vermeiden, ist in einem Emissionsregelsystem eines Motors mit einem Doppelvergaser eine Anordnung zum Regeln des Luftbrennstoffverhältnisses vorgesehen, um das Luftbrennstoffverhältnis des Gemisches nur durch den B?imärvergaser in dem gesamten Betriebsbereich zu regeln_#und der Sekundärvergaser ist so eingestellt, daß er ein Gemisch mit fettem Luftbrennstoffverhältnis etwas fetter als das übliche Verhältnis erzeugt. Der Sekundärvergaser ist so ausgebildet, daß er nur im Zustand der Schwerlast (Beschleunigung) arbeitet, um ein fettes

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Luftbrennstoffgemisch zu erzeugen. In diesem Zustand der Schwerlast, in dem der Sekundäryergaser arbeitet, arbeitet jedoch die Anordnung zum Hegeln des Luftbrennst off Verhältnisses, um das magerste Luftbrennstoffgemisch zu erzeugen, um das Luftbrennstoffgemisch zu verdünnen, da der Sekundärvergaser ein fetteres Gemisch zuführt. In der Regelanordnung mit einem Auf-Zu-Elektromagnetventil zum Einstellen der Menge der Luftzuführung des Primärvergasers wird das Elektromagnetventil durch Impulse mit einem Tastverhältnis von 100 % betätigt. Wenn der Motorbetrieb sich vom Schwerlastzustand in den Schwachlastzustand ändert, wird deshalb die Änderung • des Regelvorgangs aus dem Impulstastverhältnis von 100 %, das den normalen Regelvorgang regelt, verzögert.

Fig. 4 zeigt Kennlinien eines Motors, wobei mit gestrichelter Linie eine Grenzlinie zwischen dem Bereich des stationären Zustande und dem Beschleunigungsbereich gezeigt ist. Wenn sich die Ausgangsleistung des Motors in der Folge A*B»C*"D*Ein Fig. 4 ändert, ändert sich das Tastverhältnis, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Das Tastverhältnis D nimmt allmählich auf das Tastverhältnis D1 ab. Deshalb wird die LuftbrennstoffVerhältnis-Regelung verzögert, so daß das Luftbrennstoffgemisch verdünnt wird.

Der gestrichelte Bereich S in Fig. 5 zeigt die Regelungsverzögerung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Regeln zu schaffen, die schnell das Luftbrennstoffverhältnis in dem Bereich vom Schwerlastzustand zum Schwachlastzustand regeln kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

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Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der sind

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Anordnung zum Regeln des Luftbrennstoffverhältnisses der Erfindung,

Pig. 2 ein Blockschaltbild einer elektronischen Regelschaltung der Erfindung,

Pig. 2a eine Darstellung von Wellenformen an den durch a bis 6 bezeichneten Stellen in Fig. 2, Fig. 3 ein Schnitt eines XJnt erdrucks ehalt er s, Fig. 4 eine graphische Darstellung einer Ausgangskennlinie eines Motors,

Fig. 5 eine Darstellung der Änderung des LuftbrennstoffVerhältnisses bei einer bekannten Anordnung, Fig. 6 eine Darstellung der Änderung des Luftbrennstoffverhältnisses bei der Anordnung der Erfindung und

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der elektronischen Regelschaltung.

Gemäß Fig. 1 steht ein Doppelvergaser 1 mit einem Verbrennungsmotor 2 durch einen Ansaugkanal 2a in Verbindung. Der Vergaser enthält einen Primärvergaser X und einen Sekundärvergaser Y. Der Primärvergaser X enthält eine Schwimmerkammer 3, ein Venturirohr 4, eine Düse 5, die mit der Schwimmerkammer 3 über einen Hauptbrennstoffdurchlaß 6 in Verbindung steht, und eine Leerlauf-Öffnung 10, die mit der Schwimmerkammer 3 über einen Leerlaufbrennstoffkanal 11 in Verbindung steht. Die Leerlauföffnung 10 ist nahe einem Drosselventil 9 angeordnet. Luftkorrigierdurchlässe 8 und 13 sind jeweils parallel zu einer Hauptluftb'ffnung 7 und einer Leerlaufluft Öffnung 12 vorgesehen. Auf-Zu-Elektromagnetventile 14 und 15 sind für die Luftkorrigierdurchlässe 8 und vorgesehen. Eine Einlaßöffnung jedes Auf-Zu-Elektromagnetventils steht mit der Atmosphäre über einen

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Luftreiniger 16 in Verbindung. Eine Düse 19 eines Venturirohrs 18 in dem Sekundärvergaser X steht in Verbindung mit der Schwimmerkammer 3 über einen Brennstoff durchlaß 20. Das Drosselventil 21 des Sekundär-Vergasers ist so ausgebildet, daß es geöffnet wird, nachdem das Drosselventil 9 des Primärvergasers in einem vorbestimmten Winkel geöffnet wird. Ein Unterdruckfühler 22 ist in dem Ansaugdurchlaß 2a zum Bestimmen der Motorlast vorgesehen. Ein O^-Fühler 25 ist an einer Abgasleitung 23 stromaufwärts des Dreiwegkatalysator-Konverters 24 zum Bestimmen der Sauerstoffkonzentration der Abgase vorgesehen.

Ausgangssignale der Fühler 22 und 25 werden zu einer elektronischen Regelschaltung 26 zum Betätigen der Auf-Zu-Elektromagnetventile 14· und 15 gegeben, um das Luftbrennstoffverhältnis des Gemisches auf einen Wert ungefähr gleich dem stöchiomötrtschen Luftbrennstoffverhältnis zu regeln.

Gemäß Big. 2 wird das Ausgangssignal des Og-Fühlers auf einen Komparator 36 gegeben. Der Komparator 36 arbeitet, um das Eingangssignal mit einem Einstellwert zu vergleichen, der von einem Einstellwertkreis zugeführt wird, um ein Abweichungssignal zu erzeugen. Das Abweichungssignal wird einem Proportional- und Integrierkreis 35 zugeführt. Das Ausgangssignal des Unterdruckfühlers 22 ist mit einem Schalterbetätigungskreis verbunden. Das Ausgangssignal g des Kreises 27 wird einem Halbleiterschalter 30, wie einem MOSFET-Schalter, zugeführt und die Ausgangssignale e und f des Kreises 27 werden den Schaltern 29 und 29a zugeführt. Der Schalter ist zwischen einem Speicherkreis 34 und einem Rechteckimpulserzeugungskreis 31 vorgesehen. Der Schalter 30 ist zwischen dem Proportional- und Integrierkreis 35 und dem Kreis 31 vorgesehen.

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Gemäß Fig. 3 steht das Gehäuse 37 des Unterdruckfühlers 22 mit dem Ansaugkanal 2a in Verbindung und ist durch eine Membran 38 in zwei Kammern geteilt. Die Membran hat eine Kontaktplatte 391 die gegen ein Kontaktpaar 40 durch eine Feder 41 gedruckt wird. Wenn der Unterdruck gering ist, d.h. wenn das Drosselventil 9 vollständig für eine Schwerlast geöffnet ist, werden somit die Kontakte 40 durch die Kontaktplatte 39 verbunden. Wenn der Unterdruck hoch ist (geringe öffnung des Drosselventils für eine Schwachlast), wird die Membran 38 durch den Unterdruck ausgelenkt, so daß die'Kontakte 40 unterbrochen werden.

In Fig. 4 zeigt eine gestrichelte Zone Z den Schwerlastbereich, in dem das Drosselventil des Sekundärvergasers geöffnet ist. Die Arbeitsweise der Anordnung in diesem Zustand ist derart, daß sich das Ausgangsdrehmoment beispielsweise in der Folge A*B*C*D*E ändert, was nachfolgend beschrieben wird. Im Zustand A (Schwachlast) werden die Unterdruckfühlerkontakte 40 geöffnet und das Signal mit niedrigem Pegel wird dem Schalterbetätigungskreis 27 zugeführt. Der Pegel des Signals g (Fig. 2a) ist hoch, so daß der Schalter 30 geschlossen wird. Der Schalter 29a wird durch das Signal f mit hohem Pegel geschlossen und der Schalter 29 wird durch das Signal e mit niedrigem Pegel geöffnet. Auf diese Weise wird das Ausgangssignal des Proportional- und Integrierkreises 35 dem Impulserzeugungskreis 31 und auch dem Speicherkreis 34 zugeführt. Der Impulserzeugungskreis erzeugt Rechteckwellenimpulse mit einem Tastverhältnis. Die Rechteckwellenimpulse werden einem Antriebskreis 32 und des weiteren den beiden Auf-Zu-Elektromagnetventilen 14 und 15 zugeführt, so daß das Luftbrennstoffverhältnis auf das stöchiometrische Luftbrennstoffverhältnis geregelt werden kann.

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Wenn das Ausgangsdrehmoment den Funkt B passiert, wird der Schalter 22 durch den niedrigen Unterdruck in dem Ansaugkanal 2a geschlossen. Das Signal f geht somit auf den niedrigen Pegel, so daß der Schalter 29a geöffnet wird. Vor dem öffnen des Schalters 29a wird ein Kondensator 42 in dem Speicherkreis 34 mit dem Ausgangssignal des Proportional- und Integrierkreises geladen. Bis das Ausgangsdrehmoment das Maximum C erreicht, arbeitet der Sekundärvergaser, um ein fettes I/uftbrennstoffgemisch zuzuführen, und folglich arbeiten die Elektromagnetventile 14 und 15 mit einem Tastverhältnis von 100 %, so daß das fette Gemisch verdünnt wird. Wenn das Drosselventil geschlossen wird, fällt das Ausgangsdrehmoment vom Maximum C ab und der Unterdruck in dem Ansaugkanal steigt an. Der Schalter 22 wird somit geöffnet, so daß das Signal g auf den niedrigen Pegel geht und das Signal e auf den hohen Pegel ansteigt. Der Schalter 30 wird somit geöffnet und der Schalter wird geschlossen, so daß die in den Kondensator 42 in dem Speicherkreis 34 geladene Spannung dem Rechteckimpulsgenerator 31 zugeführt wird. Das Tastverhältnis der Elektromagnetventile 14 und 15 fällt somit schnell von 100 % auf ein niedriges Verhältnis ab, das durch die Speicherspannung in dem Speicherkreis 34 bestimmt wird. Nach der vorbestimmten Zeitdauer, die durch die Zeitkonstante des Kreises 27 bestimmt ist, ändert sich das Signal g auf den hohen Pegel und das Signal e geht auf den niedrigen Pegel und das Signal f steigt an. Die Schalter 30 und 29a werden somit geschlossen und der Schalter 29 geöffnet, so daß die Regelanordnung in den normalen Rückkopplungsregelzustand zurückkehrt. Pig, 6 zeigt die Änderung des Tastverhältnisses und das Ausgangsdrehmoment.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der elektronischen Regelanordnung der Erfindung, wobei ein Konstanttastverhältnis-Einstellkreis 33 anstelle

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des Speicherkreises 34 bei der vorangehenden Ausführungsform vorgesehen ist. Die anderen Elemente dieser Schaltung entsprechen denen der Schaltung der Fig. Wenn die Schalter 22 und 29 geöffnet werden, wird deshalb eine vorbestimmte Spannung, die in den Kreis eingesetzt ist, dem Rechteckimpulsgenerator 31 zugeführt. Auf diese Weise werden die Elektromagnetventile 14 und 15 mit einem vorbestimmten konstanten Tastverhältnis betätigt, um das fette Luftbrennstoffgemisch zu verdünnen.

Aus der vorangehenden Beschreibung ergibt sich, daß die Erfindung eine Anordnung zum Regeln des Luftbrennstoff Verhältnisses schafft, bei der das Tastverhältnis zum Antrieb der Elektromagnetventile schnell auf ein geringes Verhältnis erniedrigt wird, wenn das Drosselventil geschlossen wird, nachdem es sich in einem Schwerlastzustand befunden hat, wodurch eine Regelungsverzögerung verhindert werden kann.

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Leerseite

Claims

REINLÄNDER & BERNHARDT :

PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

MÜNCHEN 3 T 0 7 6 1

5/37 Orthstraße12

D-8000 München 60

Fuji Julcogyo Kabushiki Kaisha

7-2 Nishishinouku 1-chome Shinjuku-ku, Tokyo, Japan

Nissan Motor Co., Iitd.

2, Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi Kanagawa-Pref., Japan

Patentansprüche

Anordnung zum Regeln des LuftbrennstoffVerhältnisses eines Verbrennungsmotors mit einem Doppelvergaser, der einen Primärvergaser und einen Sekundärvergaser enthält, mit einem Ansaugkanal, mit einem in jedem Vergaser vorgesehenen Drosselventil, mit einem Abgaskanal, mit einer ersten Detektoreinrichtung zum Bestimmen der Konzentration eines Bestandteils dea? Abgase, die durch den Abgaskanäl strömen, und mit einer Auf-Zu-Elektromagnetventileinrichtung zum Korrigieren des Luftbrennstoffverhältnisses des Luftbrennstoff gemisches, das durch die Vergaser zugeführt wird,

gekennzeichnet durch eine elektronische Regeleinrichtung mit einer Beurteilungskreiseinrichtung zum Beurteilen eines Ausgangssignals der ersten Detektoreinrichtung, mit einer Integrierkreiseinrichtung, die wirksam mit der ersten Detektoreinrichtung verbunden ist, und mit einem Antriebskreis zum Erzeugen eines Antriebsausgangssignals zum Antreiben der Elektromagnetventileinrichtung in Abhängigkeit eines Ausgangssignals der Integrierkreiseinrichtung zum Regeln des LuftbyennstoffVerhältnisses auf einen Wert etwa gleich dem stöchiometrischen LuftbfcennstoffVerhältnis, durch eine zweite Detektoreinrichtung zum Bestimmen der Änderung von einem Schwerlastzustand des Motors in einen Schwachlastzustand und zum Erzeugen

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eines festgestellten Signals, durch eine Festsignalerzeugungskreiseinrichtung zum wahlweisen Zuführen eines festen Signals zu dem Antriebskreis, durch eine Schalteinrichtung zum Unwirksammachen des Ausgangssignals des Integrierkreises und zum Zuführen des festen Signals an den Antriebskreis und durch eine Schaltungseinrichtung, die auf das festgestellte Signal der zweiten Detektoreinrichtung zum Betätigen der Schalteinrichtung für eine vorbestimmte Zeitdauer anspricht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Festsignalerzeugungskreiseinrichtung einen Speicherkreis zum Speichern des Ausgangssignals des Integrierkreises vor dem Schwerlastzustand ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Detektoreinrichtung ein Unterdruckschalter ist, der durch den Unterdruck in dem Ansaugkanal betätigt wird.

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